热轧板坯加热温度场数值模拟及应用

 建立了三段步进梁式加热炉板坯加热过程数学模型,用全隐式有限差分法对数学模型进行离散化,开发了板坯温度场计算模型。采用该模型重点研究了板坯宽度对板坯中心温度变化过程的影响规律。研究结果表明,对于厚度为200 mm的板坯,当板坯宽度大于600 mm时,板坯中心温度变化过程与板坯宽度无关。以此为根据,优化了板坯加热工艺,达到了提高生产效率并节能减排的目的。     

加热炉板坯断面温差数值模拟研究

采用有限容积法 (FVM),建立了四段步进梁式加热炉板坯加热过程的数学模型,通过编程模拟了板坯内部的温度场,并与黑匣子实验数据进行对比,验证了模型计算结果的可靠性.以Q235板坯为研究对象,模拟了板坯最大断面温差随板坯入炉温度的变化规律.并在板坯厚度相同的情况下,讨论了宽度变化对板坯出炉温度的影响,发现当宽度达到一定值时,板坯出炉的冷点温度和最高温度不再随宽度变化.     

厚规格板坯加热温度均匀性测试研究

通过对厚规格板坯加热黑匣子温度测试,分析大型步进梁式蓄热加热炉厚板坯加热速率变化,确定厚规格板坯加热过程温度随时间的变化曲线,并通过调整加热炉二级控制模型参数和燃烧模型设定温度,使其符合厚板坯加热过程中实际温度变化情况.该措施取得了显著效果.     

微合金钢热轧板坯加热过程中组织演变的研究

在热模拟试验机试验的基础上建立了Nb -Ti微合金钢加热过程中组织变化的数学模型。分析了加热过程中板坯组织的变化 ,测试了加热时奥氏体晶粒粗化温度 ,并研究了控轧控冷工艺的适宜加热温度     

炉内板坯表面温度实时监测技术及温升过程数值研究

采用自主研发的比色高温监测系统,实时检测板坯表面温度,依据热传导理论建立了加热炉钢坯加热过程的数学模型,采用有限元法对数学模型进行了离散化分析,开发了钢坯内部中心温度随表面加热过程变化的数值模型。根据检测的钢坯表面温度及开发的数值模型实时通过有限元法[1]估算钢坯中心温度,与传统的通过热电偶探测相比精确了0.46%~0.53%[2];同时根据检测的钢坯表面与中心温差对实时建立温度补偿模型起到辅助作用,同时可以将温度补偿数据实时传递给燃烧优化控制系统,从而建立了基于钢坯表面温差补偿模型的燃烧优化控制,优化调整燃烧工艺,保证了钢坯加热质量,实现了节能降耗和效益提升。     

邯钢3500mm热轧板坯加热工艺仿真与应用研究

在瞬态非线性热分析理论基础上,采用有限元方法,研究了中厚板坯加热过程中全时域内温度场变化规律。针对实际生产加热工艺,建立了邯钢中板厂3 500mm轧机板坯加热过程分析模型,考虑了导热系数、比热变化对加热的影响,仿真了中厚板坯的加热过程,得出加热炉温度与加热速度对板坯加热质量的影响规律,优化了板坯加热工艺,降低了能源消耗。     

中板厂加热炉数学模型数值模拟

以某中板厂加热炉为研究对象,建立四段步进梁式加热炉板坯数学模型并采用有限容积法进行了离散,模拟了钢坯内部温度场,与黑匣子试验数据进行比较,证明模型建立准确可靠.研究了板坯不同入炉温度以及不同厚度对加热时间的影响规律,并得出加热时间与入炉温度和厚度之间的经验公式.     

蓄热式轧钢加热炉板坯加热温度场研究

利用MSC．Marc软件建立蓄热式加热炉内板坯三维温度场有限元计算模型。结合首钢中厚板轧钢厂加热炉实际生产情况，模拟计算板坯加热过程中温度场的情况。根据板坯温度“黑匣子”试验结果，验证了模型计算结果的准确性，为研究加热工艺对板坯温度场影响、优化板坯加热温度制度提供了科学依据。     

热轧板坯高温感应加热有限元分析

利用有限元法分析了不同工作频率下的热轧板坯高温感应加热过程,结果表明:工作频率和板坯形状尺寸对感应加热过程有重要影响,工作频率较低时,集肤效应不十分明显,涡流透入深度与工作频率满足δ∝f-1-2关系,温度最大值位于上表面距对称轴一定距离处.随着工作频率增加,温度最大值向板坯角部移动.矩形板坯感应加热过程较为复杂,应根据不同工艺要求选择合适的工作频率.计算了板坯感应加热过程,温度计算结果和实测值吻合良好,计算模型可靠.分析结果为热轧板坯高温感应补偿加热生产实践提供了依据.     

基于宽度变化机理的铁素体不锈钢板坯宽度控制

对板坯宽度变化的机理进行了分析,浇铸过程中板坯宽度方向上既存在冷却收缩,又由于钢水静压力而向外延展。板坯收缩量受到钢水的成分和温度影响,板坯宽度延展量取决于钢的高温强度和浇铸过程中的坯壳厚度。坯壳厚度被连铸过程中钢水温度、浇铸速度等浇铸参数影响,坯壳的高温强度则取决于钢水中元素的含量。基于以上研究,采用偏最小二乘法建立了铁素体不锈钢板坯宽度的预测模型,并针对连铸生产过程中每炉钢水成分的变化,根据该模型建立了自动化控制方案。     

高碳钢连铸坯加热脱碳的有限元模拟

进行了0.72%C-1.30%MnU71Mn高碳钢250 mm×280 mm×6000 mm连铸坯加热时的传热有限元模拟和通过非线性回归分析,得出钢坯在加热后钢坯脱碳深度d (mm)与加热前脱碳深度d₀ (mm)、钢坯表面温度 T(K)和加热时间 t (min)之间关系的数学模型: d=d₀+(2.132×10^-7T²-0.0002T+0.0163)·(0.208 t^0.5-d₀)。实测结果表明,模型的相对预报误差≤3.2%。根据模型计算得出铸坯的优化工艺为预热段1150℃ 86min,加热段1250℃ 131min,均热段1230℃ 68min。检验结果表明,采用优化工艺,成品脱碳深度可降低20%左右。     

济钢中板2号加热炉内钢坯温度场仿真研究

利用计算机仿真技术建立中板加热炉的数学模型，依据实际加热条件模拟出炉内板坯各断面的温度分布，并用黑匣子在线测温的方式验证了模拟结果的正确性，为加热炉在线优化控制提供了依据。     

The Influence of Oxide Scale on Heat Transfer during Reheating of Steel

The present work presents methodology and development of a mathematical model for prediction of the influence of oxide scale on heat transfer during reheating of steel in an industrial furnace. In this developed model, temperatures inside the steel billet were measured and with thermocouples at selected places and were collected by a water cooled computer that was traveling inside the slab. CFD is used to calculate the flow field inside of a furnace. The mass‐transfer coefficient of the scale formation is obtained by solving the convection mass‐diffusion equation across a boundary layer to the surface of a flat plate. A model for inverse heat conduction is employed to calculate the local surface temperature and heat flux on top of the growing oxide scale layer on a slab moving through a walking beam reheating furnace. By using the inverse method, the transient temperature and heat flux was firstly determined on the surface of the steel. During subsequent computations, the growth of the scale was calculated and the surface temperature of the oxide scale was extracted by using the Cauchy data from the previous calculations. The sensibility of the model on steel physical parameters is studied, and suitable parameters were obtained for heating a low carbon steel plate in the reheating furnace. Results show that the oxide scale layer should not be neglected in reheating models.     

最大值原理在连续加热炉优化控制中的应用

在钢坯加热过程数学模型的基础上，根据加热炉的生产特点，建立了燃料消耗最低的稳态加热模型。运用最大值原理对加热炉内最优供燃函数及温度场分布进行了数值模拟及优化计算，得出了合理的供热制度，从而实现最佳操作。     

步进梁式加热炉内钢坯和垫块数学模型

以某钢厂的1座步进梁式加热炉为例，建立钢坯和垫块温度场的数学模型。采用有限差分法模拟计算了不同条件下钢坯和垫块温度场及黑印温差随时间的变化；分析了接触热阻、垫块长度和间距、水管内壁温度等因素对黑印温差的影响；并指出了待轧和踏步时黑印温差的变化趋势。模拟结果为确定在线模型估算黑印温度简化算法提供了依据。     

960MPa级高强钢板板型控制轧制工艺的改进

南钢3 500 mm炉卷轧机生产5 mm×3 150 mm规格Q960高强钢板时,板型瓢曲严重。通过对加热温度、卷取张力、卷取速度、卷取炉炉温、道次压下率等轧制工艺参数进行优化改进,显著改善了热轧态板型,钢板不平度由初期的15～25 mm/m降低至6～12 mm/m,为保证后续调质热处理板型控制效果提供了良好的基础。     

热轧步进式加热炉内钢坯温度场数值模拟

有用有限差分法，建立了热轧步进式加热炉内钢坯三维温度场的数值计算模型，结合攀钢热轧厂热炉的实际生产条件，对钢坯加热过程的温度场进行了数值模拟。通过现场拖偶实验准确确定了钢坯加热的边界条件，并验证了模型计算结果的准确性，在此基础上，通过模拟计算研究了加热工艺，待轧保温制造对钢坯温度场的影响，为优化轧制加热工艺提供科学依据。     

基于Sysweld软件的步进加热炉板坯三维温度场分析

考虑板坯实际温度分布不均匀的事实,结合某钢厂的一座步进式加热炉建立了板坯加热过程的三维数学模型及其离线仿真系统。应用Sysweld有限元软件的热处理模块对加热炉内板坯温度场进行计算,并与黑匣子拖偶测试数据进行比较验证。计算结果显示在保证板坯加热质量的前提下,得到了板厚以及入炉温度与板坯所需加热时间的关系式,表明提高板坯入炉温度有利于提高加热效率,缩短板坯在加热炉内的加热时间,降低板坯氧化烧损量。